莴苣雄性不育控制基因LMS的遗传定位及莴笋杂种优势的鉴定

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莴苣(Lactuca sativa)是菊科莴苣属的一年生或二年生草本植物,是世界上重要蔬菜之一。利用雄性不育材料进行育种是植物杂种优势的重要实现途径,该育种方式在生产实践中被广泛应用。雄性不育的机理在多种植物中研究比较深入,主要集中于细胞质不育及隐性核不育,显性核不育的研究相对较少,莴苣中也尚未相关报道。莴苣为自花授粉植物且人工杂交十分困难,关于莴苣杂种优势利用的研究及利用相对缺乏。本研究对莴苣雄性不育性状进行了遗传定位,获得了控制莴苣雄性不育的候选基因,同时利用实验室已有的莴笋材料构建了不同的杂交组合,鉴定其杂种优势并挑选出4个优良组合。主要结果如下:1.利用实验室已经收集到的显性核不育材料MS与Salinas、PI251246、S24和S34分别杂交构建了4个育性分离群体,通过图位克隆将LMS基因定位在标记LG2-204.40和LG2-204.68之间约280 Kb范围内。2.通过对候选区间内的11个基因进行功能注释和序列分析,将Ls KT2作为候选基因,其编码一个钾离子转运蛋白。3.所有莴苣材料中,仅雄性不育材料中Ls KT2基因第八个外显子上发生了一个错义突变,该突变发生在钾离子转运蛋白家族的保守结构域上,并且在所有莴苣材料中该突变具有唯一性。4.莴笋材料具有丰富表型变异,本研究对42份莴笋材料的10个植物学性状进行了调查分析,并根据其植物学性状构建了54个杂交组合。5.对莴笋亲本及杂交种的茎粗性状进行统计并计算各个杂交组合的超中优势和超亲优势,大多数杂交组合显示出正向杂种优势。6.从54个杂交组合中挑选出4个杂种优势较强的优良组合,通过杂交后多代回交,将雄性不育性状导入选定亲本中。本研究将为莴苣杂种优势的利用和杂交种的大规模生产提供了理论指导和材料基础。
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